物联网文献综述

物联网文献综述

【摘要】信息产业经过多年的高速发展，经历了计算机、互联网与移动通信网两次浪潮，2000年后开始步入疲软阶段，整个行业的下一桶金在哪里?在此背景下，物联网、智慧地球概念的提出立即得到全球的热捧，其最大的动因就在于政府、企业各方都从中远望到下一桶金的影子。物联网被称为世界信息产业第三次浪潮，代表了下一代信息发展技术，被世界各国当作应对国际金融危机、振兴经济的重点技术领域。

物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”（简称物联网），这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。

虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

本文介绍了物联网的相关概念、原理以及物联网的核心技术，同时讨论了物联网的应用领域以及目前在我国物联网的发展状况及存在的问题。

【关键字】物联网互联网 RFID技术人工智能自动化传感网

1 物联网

1.1 物联网的含义

所谓物联网(Internet of Things)，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网是由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端。

为了更好地定义物联网，描述物联网的特征，我们将物联网与互联网各自的基本特征比较如下表所示：

物联网、互联网的特征比较分析表

由上表可知，物联网与互联网有着显著的区别，同时也存在着密切的联系。物联网是基于互联网之上的一种高级网络形态，物联网和互联网的共同点是：技术基础是相同的，即它们都是建立在分组数据技术的基础之上的。物联网和互联网的不同点是：用于承载物联网和互联网的分组数据网无论是网络组织形态，还是网络的功能和性能，对网络的要求都是不同的。互联网对网络性能要求是：“尽力而为”的传送能力和基于优先级的资源管理，对安全、可信、可控、可管等都没有要求。物联网对网络的要求高得多，对实时性、安全可信性、资源保证性等都有很高的要求。因此从这方面来说，两者是有差别的。

1.2 物联网的原理

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术。RFID是射频识别（Radio Frequency Identification）技术英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。而 RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储

着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

信息化革命的浪潮，物联网被称为信息技术移动泛在化的一个具体应用。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，打破了之前的传统思维，人类可以实现无所不在的计算和网络连接。传统的思路一直是将物理基础设施和IT 基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。“物联网”使得人们可以更加精细和动态的方式管理生产和生活，管理未来的城市，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

1.3 物联网的关键技术

技术是应用的基础，物联网要实现物与物之间的感知、识别、通信等功能需要有大量先进技术的支持。目前物联网关键性的技术包括：感知事物的传感器节点技术，联系事物的组网和互联技术，判别事物位置的全球定位系统，实现事物思考的应用技术，以及提高事物性能的新材料技术。

1.3.1 传感器节点技术

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件或化学组成，并将探知的信息传递给其他装置或器官。目前传感器节点技术的研究主要包括传感器技术、RFID射频技术、微型嵌入式系统。其中传感器技术是研究的重点，因为传感器节点技术是传感网信息采集和数据预处理的基础和核心，而传感器技术则是传感器节点技术的前提。随着材料、工艺等技术的进步，传感器已经实现了微型化、网络化、信息化，但是在某些领域，尤其是传感器供电技术方面，相关的研究遇到了很大的阻力。因为传感器往往是依靠自身或者太阳能来进行供电的，而太阳能电池的供电效率以及可靠性都无法满足要求，目前一个比较理想的途径是大力研究无线电能传输技术和高性能锂电池技术，定期对传感器进行远程充电，以大规模延长传感器的使用时间。

1.3.2 组网和互联技术

传感器组网和互联技术是实现物联网功能的纽带，目前这一领域的主要研究方向包括：构建新型分布式无线传感网络组网结构；基于分布式感知的动态分组技术；实现高可靠性的物联网单元冗余技术；无缝接入、断开和网络自平衡技术。